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Starres metallisches Schornsteinrohr sowie Verfahren zu
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dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein starres metallisches
Schornsteineinsatz- und Schornsteininnenrohr aus einem als Wickelfalzrohr schraubengangförmig
gewundenen Band aus Edelstahl mit einem schraubengängigen Aussenfalz.
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Es sind Wickelfalzrohre mit Aussenfalz und innerer Falznaht nach
DIN Entwurf 24145 bekannt. Diese dienen bisher ausschliesslich
zur
Verwendung in lufttechnischen Anlagen für Luft ohne Zusätze von aggressiven Dämpfen
oder verschleissfördernden Feststoffen. Die Wickelfalzrohre werden nach der maschinellen
Herstellung, ohne dass noch irgendwelche Nacharbeit erforderlich ist, direkt zum
Einbau in das Rohrleitungssystem von lufttechnischen Anlagen verwendet.
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Nach den für metallische Einsatz- und Innenrohre für Schornsteine
geltenden technischen Richtlinien müssen diese Schornsteinrohre korrosionsbeständig
sein oder einen bis 500°C beständigen Korrosionsschutz besitzen. Bei einem für die
Zulassung vorgeschriebenen Korros ionsve rsuch dürfen an den metallischen Schornsteinrohren
keine optisch erkennbaren Beschädigungen (Lochfrass, Pittings) auftreten.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass starre Wickelfalzrohre
mit Aussenfalz und innerer Falznaht aus korrosionsbeständigem Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl
diese Forderungen der Richtlinien nicht erfüllen, obwohl das Edelstahlblech als
solches korrosionsfest gegen Abgaseinwirkung ist. Die starren Wickelfalzrohre mit
Aussenfalz zeigen nach dem für die Zulassung vorgeschriebenen Korrosionsversuch
Korrosionsschäden, welche die Zulassung und Verwendung als Schornsteineinsatz -
und Schornsteininnenrohr bisher verhindert haben.
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Eigene Versuche, die Korrosionsschäden durch eine höhere Oberflächengüte
des verwendeten Edelstahlbleches zu vermeiden, sind fehlgeschlagen. In Fachkreisen
weiss man, dass starre Wickelfalzrohre aus Edelstahlblech für den Einsatz als Schornsteinrohre
wegen der durch Abgaswirkung von Feuerstätten unerklärlicherweise auftretenden Korrosion
nicht geeignet sind.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, starre Wickelfalzrohre
mit Aussenfalz und innerer Falznaht aus Edelstahlblech so auszubilden, dass sie
den Forderungen der behördlichen Richtlinien
genügen und bei Korrosionsversuchen
keine optisch erkennbaren Beschädigungen durch AbgaseinwirKung von Feuerstätten
zeigen, so dass der Einsatz dieser Rohre als Schornsteineinsatz- bzw.
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Schornsteininnenrohr für häusliche Feuerstätten möglich wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Innenfläche
des Bandes des Wickelfalzrohres nach dem Falzen eine glatte, nicht beschädigte Oberfläche
mindestens von der Güte der ursprünglichen Bandoberfläche aufweist, und/oder dass
der Falz und die Innenfläche des Wickelfalzrohres frei von beim Falzen eingeschlossenem
und anhaftendem Schmiermittel sind.
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Der Erfolg ist überraschend. Wickelfalzrohre aus Edelstahlblech mit
unbeschädigter glatter Oberfläche und solche, die bereits vor ihrem Einsatz als
Schornsteinrohr innenseitig ölfrei sind, bestehen den behördlich vorgeschriebenen
Korros ionsversuch.
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Es bedurfte erst längerer Untersuchungen, um die Ursachen der Korrosion
an starren Schornsteinwickelfalzrohren zu erkennen.
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Die Ursachen sind nach den Erkenntnissen in der bislang üblichen Herstellung
der Falzungen an Wickelfalzrohren begründet.
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Bei den für Schornsteinrohre in Frage kommenden Blechstärken von 0,
5 mm und mehr können die Verformungen der Falze und die Falzung selbst nur unter
Zuführung von Schmiermitteln und einem erheblichen Kraftaufwand hergestellt werden,
wobei das Blechband einen Vorschub im Wickelkopf erfährt, der seinerseits eine erhebliche
Vorschubkraft an den Transportwalzen erforderlich macht, die gegen die Oberflächen
des Blechbandes andrücken.
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Als Ursachen der bisher an Wickelfalzrohren aus Edelstahlblech nach
dem Korrosionsversuch festgestellten Korrosion sind einerseits die
durch
die Vorschub- und Transportwalzen verursachten Beschädigungen an der Innenfläche
des Wickelfalzrohres und andererseits freiwerdende Schmiermittel- bzw. Öleinschlüsse
festzustellen.
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Der schraubengängig verlaufende Falz des Wickelfalzrohres führt zu
einem ungewollten Reservoir für das bei der Herstellung verwendete Sc&miermittel,
das in den Falz eingeschlossen wird und in dem Falz verbleibt, der je nach dem Steigungsverlauf
die drei- bis vierfache Länge gegenüber einem längsgefalzten starren Einsatz rohr
aufweist.
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Während beim längsgefalzten Rohr die Falznaht auf kürzester Länge
senkrecht verläuft und das Schmiermittel abfliessen kann, verläuft sie beim starren
Wickelfalzrohr schraubengängig, also mit einer waagerechten Komponente, die den
Schmiermittelaustritt und die Verteilung über die Innenfläche des Schornsteinrohres
begünstigt.
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Der Schmiermittelaustritt erfolgt aber erst, wenn das Wickelfalzrohr
als Schornsteinrohr benutzt wird.
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Die auf der Innenseite des Wickelfalzrohres nach dem Korrosionsversuch
feststellbare Lochfrasskorrosion kann auf das eingebrannte Öl mit seinem-meist hohen
Schwefelgehalt und auf sonstige Chemikalien in dem Schmiermittel zurückgeführt werden.
Bei der Verwendung von Wickelfalzrohren in lufttechnischen Anlagen wird das in dem
Falz eingeschlossene Schmiermittel wahrscheinlich nicht frei und spielt auch dann
keine Rolle, weil diese Anlagen für Luft ohne Zusätze von aggressiven Dämpfen betrieben
werden. Die völlig anderen Betriebsve rhältnisse, denen Schornsteinrohre durch die
Abgas einwirkung bei hohen Temperaturen unterliegen, führen zum Austritt des eingeschlossenen
Schmiermittels aus der Falznaht bei der ersten Inbetriebnahme des Schornsteins und
zum Einbrennen des Schmiermittels sowie zu den daraus resultierenden Korrosionsschäden.
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Nach der Erfindung werden durch die Nachbehandlung des Wickelfalzrohres
die
späteren Betriebsbedingungen, denen ein Schornsteinrohr unterliegt, gleichsam unter
Kontrolle vorweggenommen. Dadurch wird aber das Einbrennen des Schmiermittels in
die Innenfläche des Wickelfalzrohres, wie dies betriebsmässig geschehen würde, verhindert.
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Vielmehr wird vor dem Einsatz des Wickelfalzrohres als Schornsteinrohr
dessen schraubengängiger Falz von dem eingeschlossenen Schmiermittel befreit und
das an der Innenfläche des Rohres anhaftende Schmiermittel wird entfernt. Das Wickelfalzrohr
gelangt somit völlig schmiermittelfrei bzw. ölfrei als Schornsteinrohr zum Einsatz.
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Bei den Korrosionsversuchen hat es sich gezeigt, dass die narbenförmigen
Anfressungen insbesondere an solchen Stellen auftraten, an denen kleine Eindrücke,
die im wesentlichen bei der Verarbeitung des Edelstahlbleches entstanden waren,
vorhanden waren. Die Eindrücke waren insbesondere durch Rändel- bzw. Stichelwalzen
od. dgl. entstanden, die zum Vorschub des Bundes beim Wickeln des Wickelfalzrohres
dienen. Es kann voraussgesetzt werden, dass das zu verarbeitende Band die geforderte
Oberflächengüte aufweist. Es muss aber beim Falzen so verarbeitet werden, dass auf
der inneren Oberfläche des Rohres keinerlei Oberflächenbeschädigungen auftreten.
Die Erfindung gibt dem Fachmann somit die Lehre, entweder als Vorschub-oder Transportwalzen
beim Wickelvorgang Walzen mit glatten Oberflächen anstelle von Rändel- oder Stichelwalzen
einzusetzen oder den Vorschub- oder Transportwalzen Polierwalzen nachzuschalten,
so dass das metallische Band aus Edelstahl entweder mit der ursprünglichen Güte
der Bandoberfläche zum Wickelfalzrohr gewickelt und gefalzt wird, oder der ursprüngliche
Zustand der Bandoberfläche durch nachträgliches Polieren der inneren Oberfläche
des Rohres wieder hergestellt wird. Ein erfindungsgemäss ausgebildetes Wickelfalzrohr
ist dann gemäss den technischen Richtlinien für Querschnittsveränderungen und Innenabdichtungen
von Schornsteinen ausreichend
korrosionsfest, um als Schornsteineinsatz-
oder Schornsteininnenrohr verwendet zu werden. Dies trifft vor allem auch dann zu,
wenn ausserdem auch gewährleistet ist, dass die Innenfläche des Rohres auch nach
Inbetriebnahme des Schornsteines frei von Schmiermittel und Öl ist. Das Optimum
an Sicherheit gegen Korrosion ist dann gegeben, wenn beide möglichen Ursachen ausgeschlossen
sind.
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Das in den Falz beim Falzen des Wickelrohres eingeflossene Schmiermittel
bzw. Öl lässt sich dann besonders leicht durch Nachbehandlung entfernen, wenn nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Falznaht iiber die ganze Länge des
Schornsteinrohres mit einem in Bandbreitenrichtung wirksamen Bewegungs- und Dehnungsspiel
ausgebildet ist. Dieses Bewegungsspiel begünstigt die erfindungsgemäss durchzuführende
Nachbehandlung des Wickelfalzrohres, um die Falze und die Innenoberfläche des Rohres
in möglichst kurzer Behandlungszeit vollkommen ölfrei zu machen. Die Starrheit des
Schornsteinrohres wird durch das nur in Bandbreitenrichtung wirksame Bewegungs-
bzw. Dehnungsspiel nicht beeinträchtigt.
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Beim Einsatz des Wickelfalzrohres als Schornsteineinsatzrohr passt
sich die schraubengängig verlaufende innere Falznaht an die bei der Erwärmung auftretenden
Längenänderungen des Schornsteinrohres selbsttätig an, ohne dass die Endlager des
Rohres beschädigt werden oder sich das Rohr verbiegt.
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Soweit sich die Erfindung auf die beiden Gruppen von Herstellungsverfahren
richtet, besteht sie zunächst darin, dass der Vorschub bzw. der Transport des Bandes
beim Wickeln und Falzen unter einem gi allen Fl.icllerlall<lruck aii dessen iiiiierer
Bandoberfläche erfolgt, die dem Falzvorgang nachfolgend geglättet bzw. poliert werden
kann.
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Das ebenfalls der Lösung der Erfindungsaufgabe dienende weitere Verfahren
richtet sich auf eine Wärmenachbehandlung des unter normalen Herstellungsbedingungen
gewickelten Falzrohres, das dadurch ölfrei gemacht wird und besteht erfindungsgemäss
darin, dass das Wickelfalzrohr im Steigungsverlauf seines Falzes einer Einwirkung
von Wärme ausgesetzt und das im Falz enthaltene Schmiermittel dünnflüssig gemacht
und bei seinem Austritt aus der 0 inneren Falznaht mit einem Lösungsmittel ausgewaschen
und mit diesem entfernt wird. Diese Behandlung wird so lange durchgeführt, bis der
Falz, die Falznaht und die Innenfläche des Rohres fettfrei sind. Das Ende der Behandlung
lässt sich am Lösungsmittel selbst erkennen, dessen Fettgehalt mit der Dauer der
Behandlung immer geringer und schliesslich Null wird. Ausserdem können die Rohre
auch durch Ausspiegelung geprüft werden. Das Lösungsmittel kann in das Innere des
Rohres, dem Gang der Falzungen nachfolgend, hineingesprüht oder auch hineingebürstet
werden. Hierbei liegen die starren Rohre auf einer schwach geneigten Unterlage,
so dass die Lösungsmittelflüs 5 igkeit aus dem - zu reinigenden Wickelfalzrohr von
Gang zu Gang herausläuft. Man kann die Rohre auch hierbei drehen.
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Die Wärmeeinwirkung und das Spülen mit Lösungsmittel können gleichzeitig
erfolgen. Hierbei wird die Wärme dem Wickelfalzrohr zweckmässig von aussen zugeführt
wobei die Wärmeeinwirkung, dem Gang des Falzes folgend, entsprechend der verwendeten
Wärmequelle lokalisiert ist. Für die Erwärmung kann eine sogenannte Lötlampe verwendet
werden. Es ist auch möglich, hierfür elektrische Strahlgeräte, insbesondere Infrarot-
Strahlgeräte, zu verwenden.
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Schliesslich kann die Wärme dem Wickelfalzrohr auch durch heisses
Lösungsmittel zugeführt werden. Auch bei einer Erwärmung des Wickelfalzrohres von
aussen ist das Lösungsmittel vorteilhaft warm.
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Es wird auf die Innenfläche des kontinuierlich erwärmten Wickelfalzrohres
ebenfalls
kontinuierlich aufgesprüht, ohne dass eine Verdampfung des Lösungsmittels eintritt.
Das Lösungsmittel soll das bei der Erwärmung aus dem Innenfalz des Wickelfalzrohres
austretende Ö1 lösen, wobei dann das fetthaltige Lösungsmittel am Ende des Wickelrohres
austritt. Zweckmässig schreitet die Behandlung des Wickelfalzrohres von einem Ende
bis zum anderen fort. Diese Behandlungsweise hat auch den Vorteil, dass das Lösungsmittel
bereits in die noch nicht erwärmten Teile des Wickelfalzrohres gelangt und dabei
die Falznaht und die Innenfläche benetzt und schon einen Teil tlcs Sciimiermfttels
aufnimmt, so dass bei der Wärmenachbehandlung nur noch das aus der Falznaht austretende
Schmiermittel gelöst zu werden braucht. Die Dauer der Behandlung wird hierdurch
abgekürzt.
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Als Lösungsmittel kann vorteilhaft eine wässrige Sodalösung verwendet
werden.
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Die erfindungsgemässe Oberflächenbehandlung der Innenscite des Wickelfalzrohres
muss sich nach den Voraussetzungen richten, unter denen das Wickelfalzrohr normalerweise
hergestellt wird. So können beide Erfindungsmassnahmen entweder einzeln, aber auch
gemeinsam ihren Zweck zur Lösung der Erfindungsaufgabe erfüllen.